光學(xué)成像技術(shù)是一種重要的記錄信息的方式,在人類發(fā)展歷史中起著極其重要的作用。在日常生活中存在著各種各樣的散射介質(zhì),如:霧霾、生物組織、渾濁液體等。由于散射介質(zhì)中折射率分布的不均勻性,造成光線在經(jīng)過散射介質(zhì)時(shí)會發(fā)生散射現(xiàn)象。散射光之間的干涉作用會在散射介質(zhì)后形成一系列的散斑。人們無法從這些散斑中直接觀測出物體原有信息。研究如何透過散射介質(zhì)獲取物體信息就變得尤為重要。物體信息主要包含:物體的形狀信息和物體的運(yùn)動狀態(tài)。這分別對應(yīng)于,穿越散射介質(zhì)的成像技術(shù)和穿越散射介質(zhì)的追蹤技術(shù)。近些年,常用波前整形技術(shù)、傳輸矩陣測量技術(shù)、機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)、鬼成像技術(shù)等手段解決穿越散射介質(zhì)成像問題。其中波前整形技術(shù)和傳輸矩陣需要對散射介質(zhì)提前測量;機(jī)器學(xué)技術(shù)需要用已知的輸入輸出訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò);鬼成像技術(shù)則要求已知照明光的場分布。這些都限制了它們在實(shí)際中的使用。激光雷達(dá)技術(shù)常用于對拐角散射介質(zhì)后運(yùn)動物體的追蹤,其存在需要對拐角面提前標(biāo)定以及相關(guān)設(shè)備昂貴等缺點(diǎn)。角記憶效應(yīng)是在1988年提出的一種針對散斑的光學(xué)效應(yīng)。該效應(yīng)表明,當(dāng)入射光線在角記憶效應(yīng)范圍內(nèi)偏轉(zhuǎn)時(shí),出射的散斑圖案彼此之間具有很強(qiáng)的相關(guān)性。近些年,研究人員展示了... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：128 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１光脈沖穿越散射介質(zhì)后分別產(chǎn)生彈道光子（Ｂａｌｌｉｓｔｉｃ）、蛇形光子（Ｓｎａｋｅ）、散射光??子（Ｄｉｆｆｌｉｓｉｖｅ）示意圖［１］??

的初始圖像。這個(gè)方法主要針對的是天??文觀測中，云層、大氣等弱散射對成像質(zhì)量帶來的問題；其精度普遍要求不高。??由于該方法主要針對的是弱散射介質(zhì)，因此該方法在強(qiáng)散射介質(zhì)方面的表現(xiàn)不盡??如人意。??ｒａｎｄｏｍ?Ｕ?ｆｏｃｕｓｅｄ??ｄ?ｐｌａｎｅ?ｓｐｅｃｋｌｅ?ｗ?ｓｈａｐｅｄ?ｌｉｇｈｔ?＾??ｋ?ＷＡ?：；；?＼｜??＿?嚷，■?Ｉ??ｓｔｒｏｎｇｌｙ?／?ｓｔｒｏｎｇｌｙ?？??ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ?ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ??ｓａｍｐｌｅ?ｓａｍｐｌｅ??圖１．２波前整形技術(shù)示意圖；（ａ），平面光照射到散射介質(zhì)后的示意圖；（ｂ），經(jīng)空間光調(diào)??制器調(diào)制后的光照射到散射介質(zhì)后的示意圖。Ａ??波前整形技術(shù)是近些年興起的一種針對散射介質(zhì)的成像和聚焦的技術(shù)。它的??思想最開始可以追溯到上個(gè)世紀(jì)９０年代，由Ｆｉｎｋ提出了?“時(shí)間反演法”?［６２］的概??念；在這個(gè)工作中，經(jīng)散射介質(zhì)散射后的聲波通過反演鏡在聲波最初的位置完成??再匯聚。后來，Ｖｅｌｌｋ〇〇Ｐ［２１將這種反演的思想引入到光波中，提出了波前整形技??術(shù)。該技術(shù)是將入射光照射到空間光調(diào)制器（Ｓｐａｔｉａｌ?Ｌｉｇｈｔ?Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ，?ＳＬＭ）上，調(diào)??制后的光穿越散射介質(zhì)后被相機(jī)拍攝；然后由相機(jī)拍攝的光斑作為反饋信息對空??間光調(diào)制器進(jìn)行調(diào)整。經(jīng)過優(yōu)化后的迭代算法可以使得光經(jīng)過散射介質(zhì)后匯聚到??一點(diǎn)。其實(shí)驗(yàn)示意圖如圖１．２所示。而后，在２０１０年，Ｖｅｌｌｋｏｏｐ在該技術(shù)的基礎(chǔ)??４??

??山東大學(xué)博士學(xué)位論文??￣￣：ｒｉ?麵??Ｊ?？一＿＿丨丨丨」ＢａＥＨＢｒＢ??｜｜?１?１??Ａ?ＷＳ??己?〇Ｕ??§?ｉ??ｐ?＇Ｉ?＇—［??８?〇Ｌ＾ＢＢｐ??＜ｄ＞?ＩＳＢ＾Ｂ??〇卜丨＿丨＿?＿＿＿?＿?ｇ」ＢＲＳ＾Ｏｎ＾ｎ??ＰＩＸＥＬＳ??圖１．４角記憶效應(yīng)示意圖ｍｉ??利用散斑的相關(guān)性進(jìn)行成像的技術(shù)，最初在２０１２年由Ｂｅｒｔｏｌｏｔｔｉ研究組提出??［７２］。該技術(shù)的原理可以追溯到１９８８年，Ｉ．?Ｆｒｅｕｎｄｍ］提出了散射介質(zhì)中存在的角??度記憶效應(yīng)。該效應(yīng)可以用圖１．４進(jìn)行描述。當(dāng)一束激光入射到散射介質(zhì)上，在??其后會產(chǎn)生一副散斑圖案；這篇文章的研宄內(nèi)容表明，當(dāng)從同一點(diǎn)入射的光線的??入射角發(fā)生微小偏移時(shí)，散斑也會跟隨入射光的偏移而移動。即，在一個(gè)角度內(nèi)??入射的兩束光線產(chǎn)生的散斑之間具有很強(qiáng)的相關(guān)性。這種效應(yīng)被稱作光學(xué)角度記??憶效應(yīng)，在本篇論文中也稱為角度記憶效應(yīng)。這里的這個(gè)角度范圍被稱作角度記??憶效應(yīng)范圍。??７??

【參考文獻(xiàn)】：
博士論文
[1]基于散斑相關(guān)性的散射介質(zhì)后成像研究[D]. 周美玲.中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所) 2019



本文編號：3470320